注塑模具課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)--罩蓋

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：院系：專業(yè)：姓名：導(dǎo)師：時(shí)間：塑料罩蓋注塑模設(shè)計(jì) 機(jī) 械 工 程 系 材料成型及控制工程 2011年9月13日目 錄一、設(shè)計(jì)課題 _ 2二、塑件成型工藝性分析 _ 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.1. 塑件工藝分析 _ 32.2. ABS性能分析 _ 32.3. ABS塑料的成型加工 _ 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。三、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 _ 5 1分型面位置的確定 _ 5 2型腔數(shù)量和排列方式的確定 _ 6四、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) _ 82、分流道的設(shè)計(jì) 103、澆口的設(shè)計(jì) 114、校核主流道的剪切速率 115、冷料穴的設(shè)計(jì)和計(jì)算 12五、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 121、零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 122、

2、成型零件的尺寸及動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算 14六、模架的確定 15七、排氣槽的設(shè)計(jì) 16八、脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17九、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17十、導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18十一、總裝配圖和零件圖的繪制 19 結(jié) 論 201一、設(shè)計(jì)課題罩蓋，結(jié)構(gòu)如圖所示。大批量生產(chǎn)。材料ABS。2二、塑件成型工藝性分析2.1 塑件工藝分析（1） 外形尺寸 該塑件壁厚為3mm,塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太大，適合與注塑成型。（2） 精度等級(jí) 公差要求等級(jí)較低，能夠完成。（3） 脫模斜度 ABS屬于無(wú)定型塑料，成型收縮率較小。2.2 ABS性能分析1 一般性能ABS的外觀為不透明呈象牙色的粒料，無(wú)毒、無(wú)味、吸水率低其

3、制品可著成各種顏色，并具有90%的高光澤度。ABS的相對(duì)密度為1.05，ABS同其它材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18.2，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，燒焦但不滴落，并發(fā)出特殊的肉桂味。ABS是一種綜合性能十分良好的樹(shù)脂，在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度和表面硬度，熱變形溫度比PA、PVC高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.4%0.8%范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強(qiáng)后可以減少到0.2%0.4%，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。其臨界表面張力為3438mN/cm。ABS熔體的流動(dòng)性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似。ABS的流動(dòng)特性屬非牛頓流體，

4、其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對(duì)剪切速率更為敏感。2 力學(xué)性能 ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用。即使ABS制品被破壞，也只能是拉伸破壞而不會(huì)是沖擊破壞。ABS的耐磨性能優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的蠕變性比PSF及PC大，但比PA和POM小。ABS的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。3熱學(xué)性能ABS屬于無(wú)定形聚合物，無(wú)明顯熔點(diǎn)；熔體粘度較高，流動(dòng)性差，耐候性較差，紫外線可使變色；熱變形溫度為70107（85左右），制品經(jīng)退火處理后還可提高10左右。對(duì)溫度，剪切速率都比較敏感；

5、ABS在40時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在 -40到85的溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。熱分解溫度270以上4電學(xué)性能 ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。35環(huán)境性能 ABS不受水、無(wú)機(jī)鹽、堿醇類和烴類溶劑及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴，受冰乙酸、植物油等侵蝕會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂。ABS的耐候性差，在紫外線的作用下易產(chǎn)生降解，置于戶外半年后，沖擊強(qiáng)度下降一半。2.3 ABS塑料的成型加工ABS同PS一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。ABS具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。比熱容

6、較低，在模具中凝固較快，模塑周期短，制件尺寸穩(wěn)定，表面光澤。ABS的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)熱降解現(xiàn)象。ABS的吸水性較高，吸水率: 0.2%0.7%,加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。一般制品的干燥條件為80-85，24小時(shí)；對(duì)特殊要求的制品（如電鍍），則需70-80，10-18小時(shí)(水分控制在0.2%以下)。ABS制品在加工中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，如應(yīng)力太大或制品對(duì)應(yīng)力開(kāi)裂絕對(duì)禁止，應(yīng)進(jìn)行退火處理，具體方法是制品置于70-80的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi)2-4小時(shí)，再冷卻到室溫即可。ABS可用注塑、擠出、壓延、吸塑及吹塑等方法成型，并以注塑法最廣，擠出法次之。注塑模工藝條件:注射溫度：180 270（適宜加工溫度范圍220

7、250）；（注塞式機(jī)，爐溫維持在180230；螺桿機(jī)，爐溫維持在160220）模具溫度：一般模溫6585，生產(chǎn)具有較大投影面積制件時(shí)，定模溫度要求7080，動(dòng)模溫度要求5060.（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）。注射壓力：采用較高的注射壓力。注射速度：中高速度。料量控制：每次注射量?jī)H達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的75%ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工較好。ABS樹(shù)脂耐水、無(wú)機(jī)鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。4ABS典型注射工藝條件工藝參數(shù) 通用型 高耐熱

8、型 阻燃型后部 180-200 190-200 170-190料筒溫度 中部 210-230 220-240 200-220前部 200-210 200-220 190-200噴嘴溫度 180-190 190-200 180190 注射壓力MPa 7090 85120 60100 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 3060 3060 2050 模具溫度 50 70 6085 5070三、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式1分型面為位置的確定通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在端蓋截面積最大且利于開(kāi)模卻取出塑件的底平面上。如圖：52型腔數(shù)量和排列方式的確定（1）型腔數(shù)量的確定 該塑件為大批量生產(chǎn)，可采用一摸多腔的結(jié)構(gòu)形

9、式。同時(shí)考慮到塑件尺寸，模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及各種成本費(fèi)用的關(guān)系，初步定位一摸兩腔的結(jié)構(gòu)形式。（2）型腔排列形式的確定 多腔模式盡量采用平衡式排列布置，且要力求緊湊，并與澆口開(kāi)設(shè)的位置對(duì)稱。由于該設(shè)計(jì)采用的是一摸兩腔的布置，故采用直線對(duì)稱排比。如下圖：(3) 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 從上面的分析可知，本模具設(shè)計(jì)屬于一摸兩腔，對(duì)稱直線排列，采用推模板推出的結(jié)構(gòu)形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流到采用對(duì)稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開(kāi)設(shè)在分型面上。因此定模部分不需要單獨(dú)開(kāi)設(shè)分型面取出凝料，動(dòng)模部分需要添加型芯固定板、支撐板和脫模板。由上綜合分析可知，選用帶脫模板的單分型面注射模。63.、注射機(jī)型號(hào)的確定（1

10、） 注射量的計(jì)算 設(shè)計(jì)分析計(jì)算得 塑件體積：V塑=41.5cm³塑件質(zhì)量：m塑=V塑=35.6x1.02=42.33g 式中可取1.02g/cm³(2) 澆注系統(tǒng)凝料的體積初步估算 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不確定值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.21倍來(lái)估算。 V總= V塑（1+0.2）x 2=85.4cm ³(3) 選擇注塑機(jī) 總質(zhì)量V總= V塑（1+0.2）x 2=85.4cm ³ 并結(jié)合式子 則有：V總/0.8=85.4/0.8=124.525 cm ³。.根據(jù)以上計(jì)算量，初步選定公稱注射量160 cm ³，注射機(jī)型號(hào)SZ

11、-160/100臥式注射機(jī)，詳細(xì)參數(shù)下表：表 SZ-160/100型注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)7（4） 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核1） 注射壓力校核 查表可知，HIPS所需要的注射壓力為80110Mp,這里取p0=100Mp,該注射機(jī)的公稱注射壓力P公150Mpa,注射壓力安全系數(shù)k1=1.251.4，這里取k1=1.3,則：k1 p0=1.3x100=130<p公，所以，注射機(jī)注射壓力合格。2） 鎖摸力校核 塑件在分型面的投影面積A塑，則A塑=30214.4mm² 澆注系統(tǒng)在分型面的投影面積A澆，是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A塑的0.20.5倍。由于本例流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，分流道相對(duì)較短，因

12、此流道凝料投影面積可適當(dāng)取小一點(diǎn)。取A澆=0.2A塑 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面的總投影面積A總，則A總=n(A 模具型腔內(nèi)的脹力F脹，則F脹= A總x P模=253.21KN式中，P模是型腔的平均計(jì)算壓力值。P模是模具型腔的內(nèi)壓力，通常取注射壓力的20%40%，大致范圍為2540Mpa.ABS屬于中等粘度塑料，故取35Mpa. 該注射機(jī)的公稱鎖模力F鎖=1000KN，鎖模力的安全系數(shù)k2=1.11.2，則k2 F脹=1.2F脹=1.2x253.21=303.85< F鎖,所以注射機(jī)鎖模力合格。 塑+ A澆)=7234.6mm ²8四、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、主流道的設(shè)計(jì)主流道是澆注系統(tǒng)

13、中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部分開(kāi)始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面，設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：為使凝料能從其中順利拔出，主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角=2°4°，對(duì)于流動(dòng)性較差的塑料可取=3°6°。內(nèi)壁表面粗糙度一般為Ra=0.8m。在本設(shè)計(jì)中，考慮到所采用的材料PC加工性能較好，所以取=4°。主流道長(zhǎng)度：50mm.主流道小端直徑：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.50.1）mm=3.5mm主流道大端直徑：d=d+2L主tan7mm,式中=2°主流道球面半徑：SR0=注射機(jī)的噴嘴球頭直徑+（12）

14、mm=14mm球面的配合高度：h=3mm。主流道的凝料體積V主=1.12cm ³主流的當(dāng)量半徑Rn=2.625mm在保證塑料良好成型的前提下，主流道L應(yīng)盡量短，否則將增多流道凝料，且增加壓力損失，使塑料降溫過(guò)多而影響注射成型。通常主流道長(zhǎng)度由模板厚度確定，本設(shè)計(jì)采用的是L=50mm由于主流道與塑料熔體及噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，因此常將主流道加工成可拆卸的主流道襯套（澆口套），便于用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行加工和熱處理。本設(shè)計(jì)中采用的襯套材料為T8A鋼，淬火5055HRC，92、分流道的設(shè)計(jì)（1） 分流道的布置形式 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡力減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時(shí)還要減少分流道

15、的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。（2）分流道的長(zhǎng)度 由于分流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道較短，故設(shè)計(jì)時(shí)可盡量選小一點(diǎn)。單邊分流道長(zhǎng)度可取35mm.(3) 分流道當(dāng)量直徑 D=3.8mm(4) 分流道截面形狀 常用的分流道截面形狀有圓形，梯形，U形等。本設(shè)計(jì)采用梯形截面，其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動(dòng)阻力均不大。(5) 分流道的截面尺寸 設(shè)梯形的下底寬度為x 底面圓角半徑為R=1，設(shè)梯形的高位h=3.5mm,則該梯形的截面積為A=(x+x+2x3.5tan8°)h/2=(x+3.5tan8°)x3.5再根據(jù)該面積和當(dāng)量直徑4.4mm的面積相等，

16、可得(x+3.5tan8°)x3.5=D²/4=3.14x4.4²/45mm(6)凝料體積分流道長(zhǎng)度L=35x2=70mm分流道截面積A=4.5x3.5=15.75mm²凝料體積V=LxA=70x15.75=1102.5mm³(7)分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般Ra1.252.5um 此處Ra1.6 .另外，其脫模斜度一般在 105°10°之間，這里取脫模斜度為8°。3、澆口的設(shè)計(jì)澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的

17、關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大。本模具采用側(cè)澆口（如圖4.3）設(shè)計(jì)。其特點(diǎn)是澆口截面形狀簡(jiǎn)單、易于加工、便于試模后修正。（1） 側(cè)澆口尺寸的確定澆口深度。h=nt=0.7x3=2.1mm式中，t是塑件的壁厚，這里t=3mm;n塑件成型系數(shù)，對(duì)于ABS其系數(shù)為n=0.7.工廠設(shè)計(jì)時(shí)，澆口深度常常先取小值，故此處澆口深度為1mm.(2) j計(jì)算澆口寬度 B=2.4cm。（3）計(jì)算側(cè)澆口長(zhǎng)度。 取0.7mm.4、校核主流道的剪切速率計(jì)算主流道的體積流量q主=（V主+V分+nV塑）/t=(1.12+1.1+2x35.6)/1.6cm³/s=45.8cm³

18、/s-1計(jì)算主流道的剪切速率R主=3.3q主/(R³)=3.3X45.8X10³/(3.14X2.625³)S-1=2.67X10³S-1主流道內(nèi)的熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率5x10²5x10³s-1之間，所以，主流道的剪切速率校驗(yàn)合格。115、冷料穴的設(shè)計(jì)和計(jì)算冷料穴位于主流道的正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用就是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的質(zhì)量。本設(shè)計(jì)僅有主流道冷料穴。由于該塑件表面要求沒(méi)有印痕，采用脫模板推出塑件，故采用與球頭形拉料桿匹配的冷料穴。開(kāi)模是，利用凝料對(duì)球頭的包緊力使凝料從主流道襯套

19、中脫出。五、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算1、零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)采用整體式凹模。（2） 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型塑件的內(nèi)表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式兩種。通過(guò)分析知，該塑件有兩個(gè)，一個(gè)是成型零件的內(nèi)表面的大型芯，因塑件包緊力較大，所以設(shè)在動(dòng)模部分；另一個(gè)是成型零件的中心軸孔內(nèi)表面的小型芯，設(shè)計(jì)時(shí)將其設(shè)在定模部分，同時(shí)有利于分散脫模力和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。如圖所示：12大型芯模嵌件小型芯13凹模嵌件2、成型零件的尺寸及動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算（1）凹模側(cè)壁

20、厚度的計(jì)算 凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān)，根據(jù)型腔的布局，模架初選200mmx355mm的標(biāo)準(zhǔn)模架。S=(3ph4/2E)1/3=12.03mm式中，p型腔壓力 E是彈性模量；h=W,W是影響變形的最大尺寸，h=30mm；許用變形量=0.023mm（2） 動(dòng)模墊板的厚度的計(jì)算 模架選用200mmx355mm的范圍內(nèi)，墊板之間的跨度大約為100mm。那么，根據(jù)型腔布置及型芯對(duì)動(dòng)模墊板的壓力就可以計(jì)算得到動(dòng)模墊板的厚度，即T=0.54L(PaA/EL1)1/3=34.78mm動(dòng)模墊板的剛度計(jì)算許用變量，=25x0.00129=0.032mm;L兩個(gè)墊板之間的距離，約120mm;14L1

21、動(dòng)模墊板的長(zhǎng)度 355mmA兩個(gè)型芯投影到動(dòng)模板上的面積。單件型芯所受壓力的面積為A1=D²/4=3316.63mm²兩個(gè)型芯的面積A=2xA1=6633.25mm²對(duì)于此動(dòng)模板得計(jì)算尺寸相對(duì)與小型模具來(lái)說(shuō)還可以在小點(diǎn)，可以增加兩個(gè)支撐柱來(lái)進(jìn)行支撐，故可以近似得到動(dòng)模板厚度Tn=1/(n+1)4/3X34.78=13.8mm故動(dòng)模板可按標(biāo)準(zhǔn)厚度取34mm.六、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算根據(jù)模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件的平面尺寸為115mmX271mm,又考慮凹模壁厚，導(dǎo)柱，導(dǎo)套的布置等。選用模架序號(hào)為5號(hào)（W×L=200mm×355mm）,模架結(jié)構(gòu)為A4。各板的尺寸如圖所示：15模具各尺寸的校核1）模具平面尺寸200mm×355mm<345mm×345mm，校核合格。2）模具高度尺寸264mm,200mm<264mm<300mm(模具的最大厚度和最小厚度)，校核合格。3）模具的開(kāi)模行程S=H1+H2+(510)mm=8590mm<325mm(開(kāi)模行程)校驗(yàn)合格。七、排氣槽的設(shè)計(jì)該塑件由于采用側(cè)澆口進(jìn)料，熔體經(jīng)過(guò)塑件下方的臺(tái)階及中間的肋板充滿型腔，頂部有一個(gè)19mm小型芯，其配合間隙可作為氣體